TWM519879U - 電子裝置之改良散熱結構 - Google Patents
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Description
本創作係關於一種電子裝置之改良散熱結構；更詳而言之，係有關電子裝置散熱結構中，絕緣物質之改良。
即，以一種由陶瓷與高分子組成的軟性複合物質製成的薄帶，取代現行大量使用於電子元件中，提供絕緣用途的PET(MYLAR)薄帶，使絕緣物質在保護電子元件避免發生短路之餘，還能突破一般高導熱物質只能在平面上散熱的不足，提供第三維度散熱的導熱效果；更甚者，此一絕緣物質之改良，還可以在複數個高導熱物質單元之間扮演單元間傳導熱能的角色，使高導熱物質能以複數層的型態疊合，以倍數型態大幅提升散熱面積，達成高效率散熱的效果。
隨著科技的發展，電子產品的使用愈發普及，也充斥在我們的生活周遭，舉凡醫療用的儀器、用以處理工作事務的電腦、生活中用來通訊聯繫的手機、幾乎家家必備的電視…等，都屬於電子產品的範疇。
然而，電子元件在運作時產生的熱能，若無法有效的排出，即有可能會影響到電子產品的運作效能，甚至造成電子產品的損壞，是以，一般而言，電子裝置通常都會設置有
散熱結構，避免上述問題之發生。
而就電子裝置的散熱結構而言，由於目前電子產品輕薄化的概念大行其道，故近來常見以平面散熱效果極佳的石墨片做為主要散熱的高導熱物質單元，其散熱的效果與面積成正比，是以能以大面積的極薄型態，提供性價比極高的散熱效果。
然，如石墨類的高導熱物質單元目的既是為了將電子元件運作時產生的熱能排出，則高導熱物質單元與電子裝置之間勢必非常接近；惟，若以石墨為例，石墨不僅具有高導熱度，同時也是一個高導電物質，若與多種電子元件近距離安置或與外界環境間未設置有絕緣效果的保護裝置，即有可能造成電子元件短路的問題；是以，在電子裝置與外界或高導熱物質間，往往還存在一絕緣的介質，避免造成電子裝置運作上的故障。
目前，市面上以上述方式由高導熱物質單元為主體的散熱結構，其採取的絕緣介質多為一種由PET材質(MYLAR)製成的薄帶。PET材質(MYLAR)可以做成厚度極薄的薄帶，透過這種薄帶的使用，可在石墨薄片與外界或電子裝置間形成隔離的絕緣效果。
但，PET材質(MYLAR)雖是一種絕緣、耐電壓的材質，本身卻沒有導熱的效果，因此無法協助高導熱物質的散熱，而僅能提供絕緣的功能。
據此，本案創作人遂依其多年從事相關領域之研發經驗，針對前述之缺失進行深入探討，並依前述需求積極尋
求解決之道，歷經長時間的努力研究與多次測試，終於完成此創作。
由於電子裝置的使用愈發普及，已經充斥在我們的生活周遭，不論工作、生活都與之無法脫離，是以為了便於攜帶使用，電子產品輕薄化已然成為主流，故近來常見以平面散熱效果極佳的石墨片做為主要散熱的高導熱物質單元。
習用的散熱結構，會在高導熱物質單元與外界之間，以一習知絕緣介質做出隔離達到絕緣的效果。若以目前實際採用的結構舉例，則現行常見的高導熱物質單元為石墨薄片，而習知絕緣介質為提供絕緣用途的PET(MYLAR)薄帶。
高導熱物質單元之所以多採用石墨薄片，係由於石墨耐高溫、化學穩定強、具有優良的導熱性等特性。首先，石墨是最耐高溫的輕質元素之一，在超高溫的條件下不但不會軟化，強度反而還會增高，另外，石墨的膨脹係數很小，故在溫度驟變時體積變化不大，具有良好的抗熱震性能。其次，石墨在常溫下，有很好的化學穩定性，能耐任何強酸、強鹼、有機溶劑的侵蝕，溫度必須達到400°石墨才會開始氧化。最後，石墨是一種優良的導體，亦即，石墨具有良好的導電導熱性，惟，石墨的導電性同時也是必須使用習知絕緣介質之主因。
而目前常見的習知絕緣介質，多採用名為MYLAR的PET材質，其為一種堅韌的聚脂類高分子物，有絕緣、耐電壓的特性。PET材質(MYLAR)之使用型態多被拉製成極薄的薄帶，用來貼附在高導熱物質單元(石墨薄片)的一側或兩側，使
高導熱物質單元(石墨薄片)與電子裝置近距離配置時，具有絕緣的隔離作用。
又，石墨的導熱效果在方向性上有明顯的落差，其在平面二維上的散熱效能相當突出，在垂直方向的第三維度卻薄弱許多，是以，創作者便研發出一種以陶瓷與高分子結合的軟性材質做為絕緣之介質，因此，便可透過陶瓷的材料特性，達到絕緣並同時具垂直方向的第三維度導熱功能。
在習知的散熱結構中，高導熱物質單元的一側或兩側，結合有厚度極薄的習知絕緣介質，並透過具有導熱性的黏附介質黏附於電子裝置之一側。
而習知散熱結構的導熱方向及過程，即是：電子裝置因運作產生熱能，此時，電子裝置散出的熱能方向由電子裝置向具有導熱性的黏附介質移動，再透過該黏附介質將電子裝置散出的熱能傳導至高導熱物質單元，此時，於本案例中之高導熱物質單元(亦即石墨薄片)，便會透過平面散熱的方式進行二維的擴散，但，由於結合於高導熱物質側面之習知絕緣介質不具有良好的導熱性，是以，電子裝置產生之熱能大部分均仰賴石墨薄片在水平方向上的散出，卻無法有向外界散出之良好管道。
本創作中，電子裝置散出的熱能方向由電子裝置傳遞至高導熱物質單元後，結合於高導熱物質單元上的導熱絕緣介質便可提供高導熱物質單元一個有效向外界繼續傳遞熱能的管道。
另，本創作所述之導熱絕緣介質，係以氧化鋁、
氮化鋁組成的陶瓷與其他高分子物質結合而成，因此，該導熱絕緣介質不僅具有陶瓷的導熱性與絕緣性可提供垂直方向的散熱，其亦具備高分子有黏性的特性。亦即，此散熱結構不僅可透過具有導熱性的黏附介質，亦可透過此導熱絕緣介質之自黏性黏附於電子裝置，且電子裝置產生的熱能在導熱至高導熱物質單元後，熱能不僅可由本案例中之高導熱物質單元(亦即石墨薄片)以平面散熱的方式進行二維的擴散，同時，還能再透過結合於高導熱物質單元(面向外界的)一側之導熱絕緣介質，將熱能由導熱絕緣介質傳遞的熱能方向向外界以垂直方向散出。
又，由於導熱絕緣介質將熱能往向垂直方向散出，是以，本創作所述的導熱絕緣介質亦可置於高導熱物質單元與高導熱物質單元之間，作為高導熱物質單元間傳遞熱能的介質結合各個高導熱物質單元，使散熱結構可以倍數型態大幅提升散熱面積，達成高效率散熱的效果。
亦即，電子裝置散出的熱能導熱至高導熱物質單元後，本案例中的高導熱物質單元(石墨薄片)便會透過平面散熱的方式進行石墨傳遞的熱能方向向水平方向擴散，同時，透過高導熱物質單元面向外界一側的導熱絕緣介質，將熱能由導熱絕緣介質傳遞的熱能方向向垂直方向傳至下一個高導熱物質單元，使第二片高導熱物質單元(石墨薄片)透過平面散熱的方式進行石墨傳遞的熱能方向向水平方向擴散，再透過導熱絕緣介質傳遞的熱能方向向外界以垂直方向散出。
如此一來，便可使高導熱物質單元相結合並發揮
出倍乘的散熱效果。
1‧‧‧散熱結構
10‧‧‧散熱結構單元
11‧‧‧高導熱物質單元
12‧‧‧習知絕緣介質
13‧‧‧導熱絕緣介質
2‧‧‧電子裝置
2’‧‧‧銅箔(線路)
3‧‧‧黏附介質
Hc‧‧‧導熱絕緣介質傳遞的熱能方向
He‧‧‧電子裝置散出的熱能方向
He’‧‧‧銅箔(線路)散出的熱能方向
Hg‧‧‧石墨傳遞的熱能方向
Hg’‧‧‧高導熱物質單元傳遞的熱能方向
Ht‧‧‧黏附介質傳遞的熱能方向
第1圖：習知散熱結構剖面示意圖；第2圖：習知散熱結構導熱方向示意圖；第3圖：本創作所述第一實施例立體組合示意圖；第4圖：本創作所述第一實施例立體分解示意圖；第5圖：本創作所述第一實施例導熱方向示意圖；第6圖：本創作所述第二實施例組合立體分解示意圖；第7圖：本創作所述第三實施例組合立體分解示意圖；第8圖：本創作所述第四實施例組合立體分解示意圖；第9圖：本創作所述第五實施例組合立體組合示意圖；第10圖：本創作所述第五實施例組合立體分解示意圖；第11圖：本創作所述第五實施例散熱結構導熱方向示意圖；第12圖：本創作所述第六實施例單層導熱電路板結構示意圖；第13圖：本創作所述第七實施例多層導熱電路板結構示意圖。
有關本創作所述電子裝置習知的散熱結構，請同時參閱第1圖與第2圖，第1圖為習知的散熱結構剖面示意圖，第2圖為習知散熱結構導熱方向示意圖。
於第1圖中可見習用的散熱結構，散熱結構1與電子裝置2以一黏附介質3結合，而散熱結構1包含有高導熱物質單元11(如石墨薄片)與習知絕緣介質12(如PET材
質)。如圖所示，高導熱物質單元11藉由黏附介質3直接黏附於電子裝置2上，而為了避免產生導電情形影響到電子裝置2的效能，因此會以習知絕緣介質12黏附於高導熱物質單元11的上下兩側，以形成絕緣的保護作用。
惟，習知絕緣介質12並未具有導熱散熱的效果，是以散熱之功能發揮至高導熱物質單元11便無接續排熱之管道；有關習知散熱結構1的導熱方向可見第2圖，由圖可見，電子裝置2因運作產生熱能，此時，電子裝置散出的熱能方向He由電子裝置2向具有導熱性的黏附介質3移動；並經由黏附介質傳遞的熱能方向Ht將電子裝置散出的熱能傳導至高導熱物質單元11，此時，於本案例中之高導熱物質單元11(亦即石墨薄片)，便會透過平面散熱的方式進行二維的擴散，如圖示石墨傳遞的熱能方向Hg向水平方向擴散。就圖中所示，導熱過程由電子裝置2發出，經過黏附介質3，透過高導熱物質單元11進行水平方向的散熱，而習知絕緣介質12於過程中並未提供有導熱功用。
本創作所述第一實施例的說明如下，請同時參閱第3圖到第5圖：第3圖為本創作所述第一實施例的立體組合示意圖，由圖可見，由導熱絕緣介質13上下貼附以提供絕緣保護的高導熱物質單元11組成的散熱結構1結合於電子裝置2上。
第4圖為本創作所述第一實施例立體分解示意圖，透過圖式可知，本創作之散熱結構1的第一實施例採用以
黏附介質3將高導熱物質單元11黏附於電子裝置2上的方式；又，在高導熱物質單元11的兩側，非黏附介質3所需的空間，均結合有導熱絕緣介質13，使高導熱物質單元11對外界與電子裝置2間，都能有絕緣效果的保護，不致因導電產生電子信號短路之情形。
而第5圖為本創作所述第一實施例導熱方向示意圖，與第2圖習知散熱結構的導熱方向相比較，可明顯看出第一實施例的導熱方向中，多出一導熱絕緣介質傳遞的熱能方向Hc，亦即：電子裝置2因運作產生熱能，此時，電子裝置散出的熱能方向He由電子裝置2向具有導熱性的黏附介質3與導熱絕緣介質13移動；並經由黏附介質傳遞的熱能方向Ht與導熱絕緣介質傳遞的熱能方向Hc將電子裝置2散出的熱能傳導至散熱結構1中的高導熱物質單元11，此時，於本案例中之高導熱物質單元11(亦即石墨薄片)，便會透過平面散熱的方式進行二維的擴散，如圖示石墨傳遞的熱能方向Hg向水平方向擴散，然後，可以更進一步的透過結合於高導熱物質單元11上側的導熱絕緣介質13，將熱能經由導熱絕緣介質傳遞的熱能方向Hc散出。
本創作所述第二實施例的說明如下，請參閱第6圖：第6圖為本創作所述第二實施例組合立體分解示意圖，由圖可知，本創作所述散熱結構1採用以黏附介質3將高導熱物質單元11黏附於電子裝置2上的方式；又，在高導
熱物質單元11靠近電子裝置2的一側，於非黏附介質3所需的空間，結合有習知的絕緣介質12，而在向外的另一側則結合有導熱絕緣介質13，使高導熱物質單元11對外界與電子裝置2間，都能有絕緣效果的保護，不致因導電產生電子信號短路之情形。
本創作所述第三實施例的說明如下，請參閱第7圖：第7圖為本創作所述第三實施例組合立體分解示意圖，由第三實施例的圖式可知，以高導熱物質單元11與兩側的導熱絕緣介質13組成的散熱結構1，可以不需透過第一實施例與第二實施例所述的黏附介質3(請參閱第4圖與第6圖)，便以成分中高分子物質的黏性黏附於電子裝置2上。即，第二實施例中的散熱結構1，在高導熱物質單元11的兩側均結合導熱絕緣介質13，不僅有效導熱、提供絕緣，並且以材質的自黏特性與電子裝置做結合。
本創作所述第四實施例的說明如下，請參閱第8圖：第8圖為本創作所述第四實施例組合立體分解示意圖，圖中可見散熱結構1包含有高導熱物質單元11，並於高導熱物質單元11向外之一側結合有導熱絕緣介質13；此散熱結構經由黏附介質3直接黏附於電子裝置2上，可避免外界電磁波對電子裝置2產生干擾導致短路或效能低落的影響，並透過導熱絕緣介質13之導熱性增強散熱效果。
本創作所述第五實施例的說明如下，請同時參閱
第9圖到第11圖：第9圖為本創作所述第五實施例組合立體組合示意圖，第10圖則為本創作所述第五實施例組合立體分解示意圖；在本創作中，散熱結構1以高導熱物質單元11為散熱主體，是以，每單一高導熱物質單元11及在其一側或兩側與之結合的導熱絕緣介質13或習知絕緣介質12(請參閱第6圖)，可視為一散熱結構單元10，在第五實施例中，即是透過導熱絕緣介質13的導熱性與自黏性，在散熱結構單元10與散熱結構單元10間做結合，形成疊加後的散熱結構1，使散熱結構1與電子裝置2結合後可大幅提升散熱效果。
請參閱第11圖，亦即本創作所述第五實施例散熱結構導熱方向示意圖，如圖中所示，電子裝置散出的熱能方向He由電子裝置2向導熱絕緣介質13移動，而導熱絕緣介質13提供了垂直方向的散熱，亦即導熱絕緣介質傳遞的熱能方向Hc，是以透過導熱絕緣介質13將電子裝置散出的熱能導熱至高導熱物質單元11，此時，本案例中的高導熱物質單元11(石墨薄片)便會透過平面散熱的方式進行石墨傳遞的熱能方向Hg向水平方向擴散，同時，透過高導熱物質單元11另一側的導熱絕緣介質13，將熱能由導熱絕緣介質傳遞的熱能方向Hc向垂直方向傳至下一個高導熱物質單元11，使第二片高導熱物質單元11(石墨薄片)透過平面散熱的方式進行石墨傳遞的熱能方向Hg向水平方向擴散，最後再透過導熱絕緣介質13將熱能向外界垂直散出。
亦即，透過此一散熱結構單元10疊合方式之採
用，可使高導熱物質單元11在結合後接續發揮散熱功效，形成一可發揮出倍乘散熱效果的散熱結構1，達到更加的散熱成效。
而本創作在實際應用上亦可結合於電路板中，使電路板具有導熱的性質，具體實踐方式為：以單一個散熱結構單元10或複數個散熱結構單元10與銅箔(線路)2’組合壓製成一具導熱性之導熱電路板，如本創作的第六實施例與第七實施例，本創作所述第六實施例即為單一個散熱結構單元10與銅箔(線路)2’組合壓製成「單層導熱電路板」的結構，說明陳述如下，請參閱第12圖：第12圖為本創作所述第六實施散熱結構例導熱方向示意圖，即，電路板上的銅箔(線路)2’在運作時產生之熱能，可經由銅箔(線路)散出的熱能方向He’向導熱絕緣介質13移動；並經由導熱絕緣介質傳遞的熱能方向Hc將銅箔(線路)2’散出的熱能傳導至高導熱物質單元11，經高導熱物質單元傳遞的熱能方向Hg’向水平方向擴散。
本創作所述第七實施例即為複數個散熱結構單元10與銅箔(線路)2’組合壓製成「多層導熱電路板」的結構，說明陳述如下，請參閱第13圖：第13圖則是本創作所述第七實施例散熱結構導熱方向示意圖，如圖中所示，電路板上的銅箔(線路)2’在運作時產生之熱能，可經由銅箔(線路)散出的熱能方向He’向導熱絕緣介質13移動；並經由導熱絕緣介質傳遞的熱能方向
Hc將銅箔(線路)2’散出的熱能再傳導至高導熱物質單元11，經高導熱物質單元傳遞的熱能方向Hg’向水平方向擴散，同時，在高導熱物質單元11的另一側，亦設置有一層導熱絕緣介質13，使高導熱物質單元11之兩側皆有絕緣的效果，使銅箔(線路)2’與銅箔(線路)2’間以層疊方式壓製成電路板時，銅箔(線路)2’與銅箔(線路)2’間也能彼此絕緣不會發生干擾之情形，而形成多層導熱電路板。
由此可見，本創作在同類產品中具有極佳之進步性以及實用性，同時查遍國內外關於此類結構之技術資料文獻後，確實未發現有相同或近似之構造存在於本案申請之前，因此本案應已符合『創作性』、『合於產業利用性』以及『進步性』的專利要件，爰依法提出申請之。
然以上所述者，僅係本創作之較佳實施例而已，舉凡應用本創作說明書及申請專利範圍所為之其它等效結構變化者，理應包含在本創作之申請專利範圍內。
1‧‧‧散熱結構
11‧‧‧高導熱物質單元
13‧‧‧導熱絕緣介質
2‧‧‧電子裝置
Claims (10)
- 一種電子裝置之改良散熱結構，係黏附於電子裝置上進行散熱；該散熱結構包含有至少一個散熱結構單元，各該散熱結構單元包含有高導熱物質單元，以及在高導熱物質單元與外界間提供絕緣與導熱功能之導熱絕緣介質；該導熱絕緣介質由陶瓷與高分子結合而成。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，該高導熱物質單元可為石墨片。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，該高導熱物質單元之材質可為金屬。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，該散熱結構單元可由高導熱物質單元之一側結合導熱絕緣介質而成。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，該散熱結構單元可由高導熱物質單元之兩側結合導熱絕緣介質而成。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，該散熱結構單元可由高導熱物質單元之一側結合導熱絕緣介質，另一側結合絕緣介質而成。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，該散熱結構可由一個散熱結構單元組成。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，該散熱結構可由複數個散熱結構單元組成。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，該散熱結構與電 子裝置間可設置有黏附介質。
- 如申請專利範圍第1項所述之散熱結構，該散熱結構與電子裝置間可藉散熱結構本身黏性結合。
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